沉积用于金属刻蚀硬掩模应用的无定型碳膜的方法技术

本发明专利技术提供一种刻蚀衬底的方法，该方法包括用沉积在其上的无定型碳材料刻蚀导体材料。一方面，本发明专利技术提供一种用于处理衬底的方法，该方法包括在衬底表面上沉积导体材料层、在导体材料层上沉积无定型碳层、刻蚀无定型碳层以形成图案化的无定型碳层、以及对应于图案化的无定型碳层在所述导体材料层中刻蚀特征定义。无定型碳层可以充当硬掩模、刻蚀阻挡层或抗反射涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及集成电路的制造，并涉及用于在衬底上沉积材料的工艺和由该材料形成的结构。
技术介绍
在现代半导体器件制造中的主要步骤之一是通过气体的化学反应在衬底上形成金属和电介质层。这样的沉积工艺被称为化学气相沉积或CVD。常规的热CVD工艺将反应气体供应到衬底表面，在衬底表面进行热引发的化学反应以产生所期望的层。自从在几十年前第一次引入半导体器件以来，这样的半导体器件的几何尺寸已经极大地减小了。从那以后，集成电路一般遵循两年/尺寸减半规则(通常称为摩尔定律)，这意味着芯片上的器件的数量每两年翻一番。现在的制造设备常规上制造具有0.35μm甚至0.18μm特征尺寸的器件，并且下一代的设备将制造具有甚至更小特征尺寸的器件。半导体器件的几何尺寸的持续减小也产生了对于用于集成电路制造的工艺工序的需要。例如，在利用常规的光刻技术的工艺工序中，能量敏感的抗蚀剂层被形成在衬底上的材料层叠层上方。图案的图像被引入到能量敏感抗蚀剂层。此后，利用能量敏感抗蚀剂层作为掩模，被引入到能量敏感抗蚀剂层中的图案被转移到形成在衬底上的材料叠层中的一层或者多层中。可以利用化学刻蚀剂将被引入到能量敏感抗蚀剂中的图案转移到材料叠层中的一层或者多层中。化学刻蚀剂被设计成对于叠层中的材料层比对于能量敏感抗蚀剂具有更大的刻蚀选择性。就是说，化学刻蚀剂以比刻蚀能量敏感抗蚀剂快得多的速率刻蚀材料叠层中的一层或者多层。对于叠层中的一层或者多层材料层的更快的刻蚀速率通常防止了能量敏感抗蚀剂材料在完成图案转移之前被消耗掉。随着图案尺寸的减小，能量敏感抗蚀剂的厚度必须相应地减小，以控制图案的分辨率。在使用化学刻蚀剂的图案转移步骤中，这样的更薄的抗蚀剂层(小于约6000埃)对于掩蔽下面的材料层可能是不足的。被称为硬掩模的中间氧化物层(例如，二氧化硅、氮化硅)常常被用于能量敏感抗蚀剂层和下方的材料层之间，以便于将图案转移到下方的材料层中。但是，在某些用于形成半导体结构的应用中，难以实现硬掩模材料的去除，并且任何残留的硬掩模材料可能不利地影响半导体处理。此外，常规的硬掩模材料不能在被刻蚀材料和硬掩模之间提供足够的刻蚀选择性来保持所形成的特征的期望尺寸。当具有深紫外(DUV)成像波长(例如，小于约250纳米(nm))的光刻成像工具被用于产生抗蚀剂图案时，还进一步带来了抗蚀剂图案化的问题。DUV成像波长提高了抗蚀剂图案分辨率，因为在此更短的波长下衍射效应被减小了。但是，许多下方的材料(诸如多晶硅、金属和金属硅化物)在这样的DUV波长下增大的反射性质可能劣化所得的抗蚀剂图案。一种提出来使从下方的材料层的反射最小化的技术使用抗反射涂层(ARC)。ARC在抗蚀剂图案化之前形成在反射材料层上方。ARC抑制了在抗蚀剂图案化过程中离开下方的材料层的反射，在能量敏感抗蚀剂层中提供了精确的图案复制性。许多ARC材料已经被建议来与能量敏感抗蚀剂组合使用。但是，像硬掩模材料一样，ARC材料难以去除，并且可能留下残余物，这可能干扰后续的集成电路制造步骤。因此，在本领域中存在对于可用于集成电路制造的这样的材料层的需要，该材料层具有良好的刻蚀选择性和/或抗反射性能，可以被进一步去除而具有很少或者最少的残余物。
技术实现思路
本专利技术的多个方面一般地提供一种在最小或者减小的缺陷形成的情况下利用沉积在其上的无定型碳材料刻蚀导体材料的方法。在一个方面中，本专利技术提供一种处理衬底的方法，包括在所述衬底的表面上形成导体材料层；在所述导体材料层上沉积无定型碳层；刻蚀所述无定型碳层以形成图案化的无定型碳层；以及对应于所述图案化的无定型碳层在所述导体材料层中刻蚀特征定义。在本专利技术的另一个方面中，提供了一种处理衬底的方法，包括在所述衬底的表面上形成导体材料层；在所述导体材料层上沉积无定型碳硬掩模；在所述无定型碳硬掩模上沉积抗反射涂层；在所述抗反射涂层上沉积并图案化抗蚀剂材料；刻蚀所述抗反射涂层和无定型碳硬掩模，直到所述导体材料层；以及在所述导体材料层中刻蚀特征定义。在本专利技术的另一个方面中，提供了一种处理衬底的方法，包括在所述衬底的表面上形成含铝层；在所述含铝层上沉积无定型碳硬掩模；在所述无定型碳硬掩模上沉积抗反射涂层，其中所述抗反射涂层是选自由氮化硅、碳化硅、掺碳氧化硅、无定型碳及其组合组成的组的材料；在所述抗反射涂层上沉积并图案化抗蚀剂材料；刻蚀所述抗反射涂层和无定型碳硬掩模，直到所述含铝层；以及去除所述抗蚀剂材料；在约1∶3～约1∶10的无定型碳与所述含铝层的刻蚀选择性下，在所述含铝层中刻蚀特征定义；以及通过将所述一层或者多层无定型碳层暴露到含氢气体或含氧气体的等离子体，去除所述一层或者多层无定型碳层。附图说明作为可以详细理解本专利技术的上述特征的方式，可以参考实施例对在上面简要说明的本专利技术进行更具体描述，其中的一些实施例图示于附图中。但是，应该注意，附图仅仅图示了本专利技术的典型实施例，因此不应认为是限制其范围，因为本专利技术可以允许其他等效实施例。图1A-1E是示出了本专利技术的双镶嵌沉积工序的一个实施例的剖视图。为了进一步理解本专利技术的各个方面，应该参考随后的详细说明。具体实施例方式本专利技术的多个方面一般地提供用于在最小或者减小的缺陷形成的情况下沉积、处理和去除布置在导体材料上的无定型碳材料的方法。除非另有进一步的定义，在本文中所使用的术语和短语应该具有本领域技术人员所理解的普通的和惯用的含义。在使用300mm的ProducerTM双沉积台处理室的情况下描述下面的沉积工艺，并且相应地应该解释的是，例如，流率是总流率并且应该一分为二以描述在室中的各个沉积台处的工艺流率。此外，对于单沉积室(例如可从加利福尼亚的Santa Clara的应用材料公司商购的DxZ处理室)，可以以合适的工艺转换来进行下面的工艺，即将流率从总的双沉积台ProducerTM处理室流率调节为单沉积台流率。无定型碳材料被沉积在导体材料上。然后，无定型碳材料可以被图案化并且刻蚀，以在其中形成特征定义。然后刻蚀下方的导体材料，从衬底表面去除无定型碳材料。导体材料可以包括例如铝或者铝合金。然后，通过包括将一种或者多种烃化合物的气体混合物引入到处理室内的工艺，在导体材料上沉积无定型碳层。烃化合物具有通式CxHy，其中，x的范围为2～4，y的范围为2～10。例如，丙烯(C3H6)、丙炔(C3H4)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、丁烯(C4H8)、丁二烯(C4H6)或者乙炔(C2H2)以及它们的组合可以被用作烃化合物。或者，可以使用烃化合物的部分或者完全氟化的衍生物。氟化烃化合物具有通式CxHyFz，其中，x的范围为2～4，y的范围为0～10，z的范围为0～10，同时y+z大于或者等于2并且小于或者等于10。其实例包括全氟化的烃，诸如C3F8或C4F8，其可以用于沉积可以被称为无定型氟碳层的氟化的无定型碳层。烃化合物和烃化合物的氟化衍生物的组合可以被用于沉积无定型碳层或者无定型氟碳层。或者，烃化合物和其氟化的衍生物(包括具有5个或者更多个碳的烷烃、烯烃、炔烃、环状化合物和芳族化合物，诸如戊烷、苯和甲苯)可以被用于沉积无定型碳。惰性或者反应性气体可以被添加到气体混合物中，以改进无定型碳材料的性质。气体可以是反应性气体，诸如氢气(H2)、氨气(N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在处理室中处理衬底的方法，包括：在所述衬底的表面上形成导体材料层；在所述导体材料层上沉积无定型碳层；刻蚀所述无定型碳层以形成图案化的无定型碳层；以及对应于所述图案化的无定型碳层在所述导体材料层中刻蚀特征定 义。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-3-12 10/800,1121.一种在处理室中处理衬底的方法，包括在所述衬底的表面上形成导体材料层；在所述导体材料层上沉积无定型碳层；刻蚀所述无定型碳层以形成图案化的无定型碳层；以及对应于所述图案化的无定型碳层在所述导体材料层中刻蚀特征定义。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述导体材料选自铝或者铝合金。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述沉积无定型碳层的步骤包括将一种或多种具有通式CxHy的烃化合物引入所述处理室中，其中x的范围为2到4，y的范围为2到10；以及产生所述一种或多种烃化合物的等离子体。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述一种或多种烃化合物选自由丙烯(C3H6)、丙炔(C3H4)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、丁烯(C4H8)、丁二烯(C4H6)、乙炔(C2H2)以及它们的组合组成的组。5.如权利要求3所述的方法，还包括将惰性气体与所述一种或多种烃化合物引入到所述处理室中。6.如权利要求3所述的方法，其中，所述产生等离子体的步骤包括从双频RF源施加功率。7.如权利要求1所述的方法，其中，无定型碳与所述导体材料的刻蚀选择性为约1∶3～约1∶10。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述无定型碳层包括抗反射涂层。9.一种在室中处理衬底的方法，包括在所述衬底的表面上形成导体材料层；在所述导体材料层上沉积无定型碳硬掩模；在所述无定型碳硬掩模上沉积抗反射涂层；在所述抗反射涂层上沉积并图案化抗蚀剂材料；刻蚀所述抗反射涂层和无定型碳硬掩模，直到所述导体材料层；以及在所述导体材料层中刻蚀特征定义。10.如权利要求9所述的方法，其中，所述导体材料选自铝或者铝合金。11.如权利要求9所述的方法，其中，所述沉积无定型碳硬掩模的步骤包括将一种或多种具有通式CxHy的烃化合物引入所述处理室中，其中x的范围为2到4，y的范围为2到10；以及产生所述一种或多种烃化合物的等离子体。12.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：玉祥梅王，戴维R比瑞士，克里斯多佛丹尼斯本彻，海尔多L布太霍，苏哈SR瑞斯，迈克尔楚卡万，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]